雙實體機器人和生成式人工智能智能體支持的班會課教學設計研究

中圖分類號：G434文獻標識碼：A論文編號：1674-2117（2025）13-0097—04

引言

人工智能正在深刻改變著人們的生產生活，推動人類社會向著數字化、智能化的時代邁進。教育系統也在積極探索教育與人工智能融合的可能性，生成式人工智能（GAI）加速了教育數字化的發展，重構了人機協同和知識生成的方式，促進了人機協同育人的智能教育時代發展。同時，實體機器人在教育領域的應用正在發生，而GAI智能體所支持的實體機器人教學將為傳統教學帶來新的變革。

本研究在一堂小學四年級的心理健康主題班會課上引人了兩個實體機器人和GAI智能體，通過深度、全面的視頻展示，將復雜的概念和抽象的理論可視化，極大地增強了學生學習體驗的互動性和吸引力2，同時還利用實體機器人和GAI智能體之間的交互為學生提供了啟發和支持，幫助學生更好地理解和管理情緒，從而減少小學生心理問題的發生，輔助學科教學實現育人的目的。

人機協同教育理論

人機協同教育理論的基礎理論涉及系統論、協同理論、分布式認知理論、信息加工理論和具身認知理論。該理論提出，人機協同教育是一個系統化的協同過程，存在于主體與客體活動之中，在這種模式下，“機”不僅是工具，更是一個積極參與教育活動的主體，人與機器都是主體，協同完成教育教學中的復雜任務，人機協同教育系統維持著一種動態平衡，人與機器各自發出行為，相互協作，最終實現整個教育系統的平衡和高效運作。[3]這種協同可以通過人與“機”之間的交互實現知識的存儲、轉化與共享，減輕了個體認知的部分負荷，促進了知識的創新。

基于雙實體機器人的GAI智能體教學設計

雙實體機器人和GAI智能體的教學是指在課堂中，兩個搭載有GAI智能體的實體機器人能夠完成人與機、機與機之間的自由交互，其中任意一個實體機器人可以針對另一個機器人的表現與人類進行交互討論，并生成對另一個機器人的看法或提供幫助，還可以在學生的最近發展區內進行引導和幫助。在這個過程中，學生不僅能加深對課程內容以及與機器人交互的情景的印象，還能培養自主思考和合作交流的能力。本研究設計的心理健康主題班會課就是通過情境再現對話過程，讓小學生體驗實體機器人之間的“對話情緒”，引導他們探索不同GAI智能體在情緒方面的表現，促進其對自身情緒的理解和認識。4基于實體機器人的GAI智能體的心理健康主題班會課教學設計如圖1所示。

1.教學設計中師生機角色定位與設計

在基于實體機器人和GAI智能體的教學模式下，教師、學生、機器教師的角色與作用需要進行重新界定。教師是課堂教學與學習活動的策劃者、組織者和引導者，在備課階段教師需要充分考慮課程教學的重難點，將實體機器人和GAI智能體應用到最適合的教學環節中，使其能夠更好地發揮作用。在這個過程中，教師需要借助人機協同教育研究者的幫助，共同設計教學活動并且共同探究確定最終版本。在任何教學場景下，實體機器人和GAI智能體都不會完全接管教師的角色，它們的加入是為了增強或補充教師的優勢[5]，使教師個人的教學能力借助技術的手段得以延伸。同時，學生從被動接受知識轉向主動建構知識，通過與教師、同伴、實體機器人和GAI智能體的互動，將新知識與原有的知識建立起有意義的聯結，通過這種學習方式來理解知識、體驗情感、學會技能，更好地構建起自己的知識網絡。

2.教學資源整合與優化

GAI智能體之所以能在課堂教學中呈現個性化的學習內容，是因為其背后有一個巨大的知識庫作支撐，其中包含課堂教學所需要的海量資源。當學生提出問題后，GAI智能體能夠把預設的指令與學生問題組合成新指令，再用新指令在知識庫中進行檢索并讀取調用。為了在學校的學習活動中促進學生身心全面發展，同時也是為了滿足核心素養的育人要求，教學設計必須考慮對學生的認知層面、情感層面以及行為層面施以影響。在知識庫中體現為課程性知識、情感性知識以及實踐性知識。GAI智能體可以隨時調用知識庫中的內容，通過這種方式實現與教師、學生的交互，同時也可以實現多個智能體間的交互，具體如圖2所示。

基于雙實體機器人和GAI智能體教學設計的應用

1.案例設計

本研究案例選擇在北京市某小學一堂四年級的心理健康班會課中展開實踐，教學時間為40分鐘。在本案例中，使用兩個實體機器人，分別搭載GAI智能體（“小松鼠”“小刺猬”）進行互動，GAI智能體1號（搭載有正向情緒）可以與學生針對GAI智能體2號（搭載有負向情緒）進行探討交互，并提出幫助與解決的方法，學生再基于GAI智能體1號提供的信息對GAI智能體2號進行對話調整，最終使GAI智能體2號學會正向的情緒表達，與此同時，學生也在這樣的情境下理解了負向言語帶給別人的傷害，并掌握了正向的言語表達。教學活動中人機的系統設計如圖3所示。

2.案例實踐

（1）課前準備

確定教學目標：使學生理解并認識負面言語，并能意識到其對人的負面影響；探究負面言語對人的傷害，使學生學會使用友善言語并能使用友善言語傳遞溫暖；感受言語的魅力，激發學生正向情感態度、價值觀的生成。

課程內容分析：社會主義核心價值觀中的“友善”是人際交往中必備的一種品質，能夠傳遞友善的方式有很多，語言就是其中的關鍵媒介之一，其藝術性的學習對學生的全面發展具有顯著影響。隨著學生自我意識的增強，同伴關系的影響越來越大，構建充滿友善的人際關系顯得尤為重要。

學習者分析：班級學生所在家庭大多為雙職工家庭，父母基本都是90后，正值事業上升期，工作都比較忙，和孩子溝通交流的時間比較少。隔輩老人對孩子都比較溺愛，在教育孩子方面存在過度的自我保護意識，在這樣的家庭環境下，孩子缺乏良好的語言表達環境。而且現在學生接觸電子產品和網絡比較多，受到不良影響的概率增加，說臟話的現象也越發嚴重，這些都嚴重影響了同伴間的人際交往，阻礙了學生的社會性發展。

基于實體機器人的GAI智能體分析：本節課期望根據學生的年齡特點，利用童話故事引入，結合“小刺猬”和“小松鼠”的形象，讓學生在理解和感知語言上，更加容易進入角色；在具體情境中，通過與機器人的角色互動，以及小組內的表演，讓學生在不同的語言環境中有不同的感受，從而明白在與同學交流中，應該使用善意的語言；借助表演，發現惡意的言語會讓人覺得不舒服，利用機器人知道長期面對惡意的言語對人的傷害很大。本案例中的心理健康主題班會課的課前與課中教學流程設計如圖4所示。

（2）課中實踐

教師先介紹本節課的虛擬助教“小刺猬”和“小松鼠”，它們均為基于實體機器人的智能體扮演，小刺猬代表帶刺的性格，而小松鼠則象征友善。在模擬對話中，小刺猬使用負面的語言對小松鼠進行攻擊，小松鼠則嘗試用溫和的回應化解沖突。然后由學生分別扮演小松鼠與智能體小刺猬對話，這種角色扮演的方式，使學生能夠直觀地感受到負面言語的傷害，同時理解到友善語言的作用：語言傳達出友善會讓人感到舒服與溫暖，語言傳達出惡意則會令人難過與心寒。接下來，教師通過情境再現的活動展示了語言沖突產生的矛盾。例如，兩個學生因在評價中批評作業不認真而發生爭執。教師引導學生討論這些情境，幫助他們認識到負面言語對彼此關系的影響。通過這種互動，學生可以體驗到語言的傷害，學會如何用友善的方式解決問題。

（3）案例評價與反思

為探究這種模式下教學活動設計的合理性，研究成員們在本課結束后對中小學一線教師、人工智能教育專業研究生和專家進行訪談。參與訪談的教師和專家普遍認為，實體機器人與GAI智能體的結合在心理健康教育班會課中具有顯著優勢，尤其是實體機器人的互動和趣味性有效吸引了學生的注意力，提高了學生的課堂參與度。也有教師指出，無論是實體機器人的操作還是GAI智能體的設計都需要一定的技術支持，建議在推廣過程中加強教師的技術培訓，專家們建議進一步優化智能體的交互方式，使其更貼近學生的實際心理狀態，以提高教學的針對性和實效性。總體而言，基于雙實體機器人和GAI智能體的教學設計在心理健康教育班會課中展現了良好的應用前景，但仍需在實踐中不斷優化和完善。

參考文獻：

[1方海光，孔新梅，洪心，等.人機協同教育的發展演變、系統運作和結構類型[J現代遠程教育研究，2024，36（（04）：31—37+48

[2]方海光，舒麗麗，王顯闖，等.生成式人工智能時代教育數字化轉型的可能與可為——基于對Sora的思考[J.國家教育行政學院學報，2024（04）.69-75.

[3]方海光，孔新梅，李海蕓，等.人工智能時代的人機協同教育理論研究[J現代教育技術，2022，32（07）.5-13.

[4]盧婧華，楊睿，奚銘霞，等.對話中的情緒智能與自我認知——生成式人工智能在心理健康教育中的應用[J].中小學信息技術教育，2024（07）.12—15.

[5]黃榮懷，劉德建，阿罕默德·提利利，等.人機協同教學：基于虛擬化身、數字孿生和教育機器人場景的路徑設計[J].開放教育研究，2023，29（06）：4—14.

[]張渝江，戴海軍，羅太亮，等.生成式教學智能體的創建策略、角色與應用[J.中小學信息技術教育，2024（10）.8-10.

作者簡介：栗秀，首都師范大學教育學院在讀碩士研究生，研究方向為人工智能教育；劉建琦，北京市海淀區教科院高級教師；賈丹，北京市海淀區教科院和平未來實驗小學教師；方海光，首都師范大學教育學院教授，研究方向為教育大數據，人工智能教育，智能教育機器人，智慧教育等。